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[과학 이야기] 황금에 반응한 박테리아 '기대주'

인공광합성을 하는 첫 비광합성 박테리아로 주목을 받는 '무렐라 서모아세티카'가 금(金)에 반응해 더 많은 이산화탄소(CO₂)를 흡수하고 태양 연료를 생성하는 것으로 나타났다.

M.서모아세티카를 연구해온 UC 버클리 화학과 양페이둥(楊培東) 교수 연구팀은 이 박테리아가 기존의 황화카드뮴(CdS)보다 금 나노 클러스터와 결합했을 때 더 민감하게 반응하며 더 많은 화학물질을 생산하는 것으로 나타났다고 과학저널 '네이처 나노테크놀로지' 최신호에 밝혔다.

이 박테리아는 재생가능한 연료원을 확보하고 지구 온난화를 막을 수 있는 해법의 하나로 주목을 받아왔다. 양 교수 연구팀은 M.서모아세티카가 광합성을 하지 않는 박테리아이지만 세포 외벽에 빛을 흡수할 수 있는 황화카드뮴으로 된 나노입자가 결합하면 햇빛과 CO₂를 유용한 화학물질로 바꾸는 '작은 광합성 기계'가 되는 것을 처음으로 밝혀낸 바 있다.

연구팀은 미국국립보건원(NIH)의 지원을 받아 진행한 이번 연구를 통해서는 한 걸음 더 나아가 황화카드뮴보다 금이 M.서모아세티카에게 더 효율적인 촉매가 된다는 점을 밝혀냈다.



황화카드뮴은 광합성을 유도하지만 그 자체가 유독성을 띠기 때문에 나노입자는 박테리아 세포 외벽에 붙어 작용한다. 빛이 황화카드뮴 입자를 자극해 전자로 알려진 하전입자(荷電粒子)를 만들면, 이 전자가 박테리아를 통과하면서 다양한 효소와 상호작용을 하며 CO₂를 태양 연료를 만드는 중요한 화학물질인 아세테이트(CH₃COOH)로 바꾸게 된다. 하지만 황화카드뮴이 세포 외벽에 결합해 있다보니 전자가 CO₂를 아세테이트로 만드는 것과는 관련이 없는 화학물과 상호작용하는 등 광합성 효율이 떨어질 수밖에 없었다.


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